ES3049291T3 - Three-electrode cell and system for performance analysis using same - Google Patents

Three-electrode cell and system for performance analysis using same

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ES3049291T3
ES3049291T3 ES22911563T ES22911563T ES3049291T3 ES 3049291 T3 ES3049291 T3 ES 3049291T3 ES 22911563 T ES22911563 T ES 22911563T ES 22911563 T ES22911563 T ES 22911563T ES 3049291 T3 ES3049291 T3 ES 3049291T3
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Abstract

La presente invención se refiere a una celda de tres electrodos y a un sistema para análisis de rendimiento que la utiliza, y el propósito de la presente invención es proporcionar una celda de tres electrodos en la que se suprimen el fenómeno de indentación de electrodos y el fenómeno de cortocircuito interno, y un sistema para análisis de rendimiento que utiliza la celda de tres electrodos. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN
[0002] Batería de tres electrodos y sistema para análisis de rendimiento que usa la misma
[0003] Campo técnico
[0004] La presente divulgación se refiere a una batería de tres electrodos y a un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma, y se refiere a una batería de tres electrodos en la que se inhiben las picaduras de electrodos y los cortocircuitos internos, y a un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma.
[0005] Antecedentes de la técnica
[0006] Un sistema de análisis de tres electrodos que usa un electrodo de referencia se usa principalmente para el análisis de separación de cátodo/ánodo de una batería secundaria. En un sistema de tres electrodos convencional, un hilo de cobre delgado recubierto con un material activo de LTO (Li4Ti5O12) se usa como un electrodo de referencia. Específicamente, como se muestra en la figura 1, en la batería de tres electrodos, un hilo de Cu recubierto con un material activo de LTO se puede insertar como un electrodo de referencia 14 en un separador 13 apilado entre un cátodo 11 y un ánodo 12. Más específicamente, el separador 13 entre el cátodo 11 y el ánodo 12 se proporciona en dos capas, y el electrodo de referencia 14 se puede ubicar entre las dos capas del separador 13.
[0007] En este momento, cuando se usa un electrodo de referencia de tipo hilo, como se muestra en la figura 2, debido a la forma del electrodo de referencia 14, se genera un área de bloqueo y, por lo tanto, se forma un área sin reaccionar, haciendo difícil realizar un análisis de separación de cátodo/ánodo preciso.
[0008] Dependiendo de la rigidez o el espesor del propio electrodo, el tamaño del área de bloqueo se puede agrandar y volverse un problema y, en particular, cuando la presión aumenta en el área en donde se ubica el electrodo de referencia debido al aumento en la presión interna de la batería debido al aumento en el espesor del electrodo y a la generación de gas generado mientras la batería está funcionando, pueden tener lugar daños en el electrodo y el separador.
[0009] Por lo tanto, existe la necesidad de una tecnología para una batería o sistema capaz de un análisis de tres electrodos estable independientemente de las propias propiedades del electrodo y de si el electrodo se hace funcionar, o no.
[0010] El documento KR 2017 0 021 630 A se refiere a un método para estimar un límite de carga de batería para no provocar un revestimiento de Li, y se proporcionan un método y un aparato de carga de batería capaces de cargar rápidamente la batería. El método para estimar un límite de carga de batería de acuerdo con la presente invención incluye (a) una etapa de fabricar una celda de tres electrodos que tiene una celda unitaria y un electrodo de referencia; (b) una etapa de medir un potencial de ánodo (CCV) de acuerdo con el SOC mientras se carga la celda de tres electrodos; y (c) una etapa de establecer un punto en el que un potencial de electrodo negativo se empieza a volver constante sin caer, como un punto de aparición de revestimiento de Li, y establecer el mismo como un límite de carga.
[0011] El documento US 2019/126 770 A1 divulga un sistema de gestión de batería con lógica de control para una estimación de estado de batería (BSE), métodos para elaborar/usar/ensamblar una celda de batería con un electrodo de referencia, y vehículos de accionamiento eléctrico equipados con un paquete de baterías de tracción y capacidades de BSE. El conjunto de celdas de batería incluye un alojamiento de batería con una composición electrolítica almacenada dentro del alojamiento de batería. La composición electrolítica transporta iones entre electrodos de trabajo. Un primer electrodo de trabajo (ánodo) se une al alojamiento de batería en contacto electroquímico con la composición electrolítica. De forma similar, un segundo electrodo de trabajo (cátodo) se une al alojamiento de batería en contacto electroquímico con la composición electrolítica. Un electrodo de referencia se interpone entre el primer y el segundo electrodos de trabajo, colocado en contacto electroquímico con la composición electrolítica. El electrodo de referencia y uno o ambos electrodos de trabajo cooperan para emitir una señal de voltaje de media celda que es indicativa de un estado de batería del conjunto de celdas de batería.
[0012] El documento CN 111 063 939 A proporciona una batería de tres electrodos y un método de preparación de la misma. El método de preparación comprende las siguientes etapas: las primeras lengüetas se conectan a una lengüeta positiva y una lengüeta negativa de un cuerpo de celda de batería cargada respectivamente, y las primeras lengüetas se exponen parcialmente fuera de una envuelta de batería; un electrodo de referencia se recubre con un diafragma y se conecta con una segunda lengüeta, parte de la segunda lengüeta se expone fuera de la envuelta de batería, el diafragma se dispone en la envuelta de batería, y el electrodo de referencia y el cuerpo de celda de batería cargado se mantienen en un estado de no contacto; y se empaqueta la batería de tres electrodos, entonces se inyecta electrolito, y el coeficiente de inyección del electrolito es de 1,5-3 g/Ah; y entonces se llevan a cabo procesos de envejecimiento en estantería y sellado secundario para finalizar la preparación de la batería de tres electrodos.
[0013] Divulgación de la invención
[0014] Objetivos técnicos
[0015] La presente divulgación se refiere a una batería de tres electrodos y a un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma, y tiene por objeto proporcionar una batería de tres electrodos en la que se inhiben las picaduras de electrodos y los cortocircuitos internos, y un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma.
[0016] Los problemas técnicos que se pretenden superar mediante la presente divulgación no se limitan a los mencionados anteriormente, y otros problemas técnicos no mencionados serán entendidos claramente por los expertos en la materia a partir de la descripción a continuación.
[0017] Soluciones técnicas
[0018] Una batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye
[0019] un separador principal (120);
[0020] un electrodo de referencia en forma de película (110) apilado en un lado del separador principal (120);
[0021] un separador auxiliar (130) apilado en un lado del separador principal (120) con el electrodo de referencia (110) interpuesto entre el separador principal (120) y el separador auxiliar (130);
[0022] un primer electrodo (140) y un segundo electrodo (150) apilados con el separador principal (120), el electrodo de referencia (110) y el separador auxiliar (130) interpuestos entre los mismos; y
[0023] una carcasa de batería (160) en la que el separador principal (120), el electrodo de referencia (110), el separador auxiliar (130), el primer electrodo (140) y el segundo electrodo (150) se alojan en un espacio interior de la carcasa de batería, en donde
[0024] en la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el electrodo de referencia se forma con una pluralidad de orificios perforados (113) y
[0025] en donde el electrodo de referencia (110) comprende:
[0026] una primera región (A1) orientada hacia el primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150); y una segunda región (A2) que sobresale de un lado del primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150), y en donde la pluralidad de orificios perforados (113) se forma en la primera región (a1).
[0027] Un sistema de análisis de rendimiento de la presente divulgación que usa la batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye
[0028] una parte de conexión de electrodo de trabajo conectada al primer electrodo (140) para medir un potencial de electrodo del primer electrodo (140);
[0029] una parte de conexión de contraelectrodo conectada al segundo electrodo (150);
[0030] una parte de conexión de electrodo de referencia conectada al electrodo de referencia (110); y
[0031] una parte de medición conectada a la parte de conexión de electrodo de trabajo, la parte de conexión de contraelectrodo y la parte de conexión de electrodo de referencia para medir el potencial del primer electrodo (140).
[0032] Efectos ventajosos
[0033] De acuerdo con una batería de tres electrodos y un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma de la presente divulgación, es posible minimizar el área del área de bloqueo debido al electrodo de referencia, e inhibir la aparición de problemas de circuito tales como cortocircuitos internos o daño de electrodo tal como picaduras de electrodo debido a cambios en la presión interna de batería.
[0034] La batería de tres electrodos de la presente divulgación y el sistema de análisis de rendimiento que usa la misma pueden ser capaces de un análisis de separación altamente fiable del cátodo/ánodo independientemente de las propias propiedades físicas del electrodo y de si el electrodo se hace funcionar, o no.
[0035] La batería de tres electrodos de la presente divulgación puede ser ventajosa para un análisis de baterías de Si/SiO con cambios de espesor significativos o un análisis de degradación a largo plazo.
[0036] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, un efecto de reducir una desviación de tres electrodos se puede esperar debido a la reducción del área de bloqueo.
[0037] La batería de tres electrodos de la presente divulgación tiene una estructura que es fácil de diseñar para una batería de tamaño medio o grande, y se puede aplicar independientemente de la pila o área de electrodos.
[0038] Breve descripción de los dibujos
[0039] La figura 1 es un diagrama conceptual que ilustra una batería de tres electrodos convencional.
[0040] La figura 2 es una vista en sección transversal que ilustra una batería de tres electrodos convencional.
[0041] La figura 3 es una vista en sección transversal que ilustra una batería de tres electrodos de la presente divulgación.
[0042] La figura 4 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado que ilustra una estructura apilada de una batería de tres electrodos de la presente divulgación.
[0043] La figura 5 es una vista en planta que ilustra una relación de disposición entre un primer electrodo y un electrodo de referencia.
[0044] La figura 6 es una gráfica que ilustra características de batería de acuerdo con una relación abierta de una primera región.
[0045] Las figuras 7a a 7c son fotografías que ilustran un estado de un electrodo de batería de acuerdo con un electrodo de referencia.
[0046] La figura 8 es una gráfica que ilustra la profundidad de carga a una carga de 1 C y una carga de 2 C.
[0047] Mejor modo para llevar a cabo la invención
[0048] Una batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye
[0049] un separador principal (120);
[0050] un electrodo de referencia en forma de película (110) apilado en un lado del separador principal (120);
[0051] un separador auxiliar (130) apilado en un lado del separador principal (120) con el electrodo de referencia (110) interpuesto entre el separador principal (120) y el separador auxiliar (130);
[0052] un primer electrodo (140) y un segundo electrodo (150) apilados con el separador principal (120), el electrodo de referencia (110) y el separador auxiliar (130) interpuestos entre los mismos; y
[0053] una carcasa de batería (160) en la que el separador principal (120), el electrodo de referencia (110), el separador auxiliar (130), el primer electrodo (140) y el segundo electrodo (150) se alojan en un espacio interior de la carcasa de batería, en donde el electrodo de referencia (110) se forma con una pluralidad de orificios perforados (113) y
[0054] en donde el electrodo de referencia (110) comprende:
[0055] una primera región (A1) orientada hacia el primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150); y una segunda región (A2) que sobresale de un lado del primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150), y en donde la pluralidad de orificios perforados (113) se forma en la primera región (a1).
[0056] La batería de tres electrodos de la presente divulgación puede incluir además un conductor de electrodo de referencia (115) que tiene un extremo soldado a la segunda región (A2) del electrodo de referencia (110) y el otro extremo que sobresale fuera de la carcasa de batería (160).
[0057] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150) se puede proporcionar en una forma rectangular que tiene una primera dirección y una segunda dirección ortogonales entre sí como esquinas, cuando una longitud del primer electrodo o el segundo electrodo en la primera dirección se forma para ser más larga que una longitud en la segunda dirección, una longitud (Wr) de la primera región (A1) en la primera dirección se puede formar para ser del 1 % al 3 % de la longitud (FL) del primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150) en la primera dirección, y una longitud (Lr) de la primera región (A1) en la segunda dirección se puede formar para ser del 5 % al 95 % de la longitud (Fw) del primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150) en la segunda dirección.
[0058] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el electrodo de referencia (110) puede incluir un miembro de lámina metálica (111) que forma un cuerpo del electrodo de referencia, y un material activo de electrodo de referencia (112) aplicado como recubrimiento sobre el miembro de lámina metálica (111).
[0059] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, un material del miembro de lámina metálica (111) puede incluir al menos una lámina metálica de Cu y una lámina metálica de Al.
[0060] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el material activo de electrodo de referencia (112) se puede seleccionar de entre LTO (LÍ4TÍ50 -i2), LFP (LiFePO4), metal Li y combinaciones de los mismos.
[0061] Un sistema de análisis de rendimiento de la presente divulgación que usa la batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye
[0062] una parte de conexión de electrodo de trabajo conectada al primer electrodo (140) para medir un potencial de electrodo del primer electrodo (140);
[0063] una parte de conexión de contraelectrodo conectada al segundo electrodo (150);
[0064] una parte de conexión de electrodo de referencia conectada al electrodo de referencia (110); y
[0065] una parte de medición conectada a la parte de conexión de electrodo de trabajo, la parte de conexión de contraelectrodo y la parte de conexión de electrodo de referencia para medir el potencial del primer electrodo<(>140<).>
[0066] Modos para llevar a cabo la invención
[0067] En lo sucesivo en el presente documento, con referencia a los dibujos adjuntos, se describirán en detalle realizaciones de acuerdo con la presente divulgación. En este proceso, el tamaño o la forma de los componentes mostrados en los dibujos se pueden exagerar por razones de claridad y conveniencia en la descripción. Además, teniendo en cuenta la configuración y el funcionamiento de la presente divulgación, los términos definidos de forma especial pueden variar dependiendo de las intenciones o prácticas de los usuarios y operarios. Las definiciones de estos términos se deberían basar en el contenido a lo largo de toda esta memoria descriptiva.
[0068] En la descripción de la presente divulgación, se debería hacer notar que una relación de orientación o posición indicada por los términos "centro", "arriba", "abajo", "izquierda", "derecha", "vertical", "horizontal", "interior", "exterior", "un lado", "otro lado", y similares, se basa en una relación de orientación o posición mostrada en los dibujos, o en una relación de orientación o posición que se dispone habitualmente cuando se usa un producto de la presente divulgación, y tiene por objeto solo una explicación y breve descripción de la presente divulgación, y no se ha de interpretar como que limite la presente divulgación debido a que la misma no sugiere ni implica que un dispositivo o elemento mostrado se debiera configurar u hacer funcionar necesariamente en una orientación específica con una orientación específica.
[0069] La figura 3 es una vista en sección transversal que ilustra una batería de tres electrodos de la presente divulgación. La figura 4 es una vista en perspectiva y en despiece ordenado que ilustra una estructura apilada de una batería de tres electrodos de la presente divulgación. La figura 5 es una vista en planta que ilustra una relación de disposición entre un primer electrodo 140 y un electrodo de referencia 110. La figura 6 es una gráfica que ilustra características de batería de acuerdo con una relación abierta de una primera región 110. Las figuras 7a a 7c son fotografías que ilustran un estado de un electrodo de batería de acuerdo con el electrodo de referencia 110. La figura 8 es una gráfica que ilustra la profundidad de carga a una carga de 1 C y una carga de 2 C.
[0070] En lo sucesivo en el presente documento, la batería de tres electrodos de la presente divulgación se describirá con detalle con referencia a las figuras 3 a 8. En el sistema de coordenadas xyz mostrado en las figuras 3 a 5, una dirección del eje x puede ser una primera dirección, una dirección del eje y puede ser una segunda dirección, y una dirección del eje z puede ser una dirección vertical.
[0071] La batería de tres electrodos de la presente divulgación se puede aplicar a diversos tipos de baterías, pero se puede optimizar para una batería de tipo petaca.
[0072] Como se muestra en la figura 3, la batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye
[0073] un separador principal 120;
[0074] un electrodo de referencia en forma de película 110 apilado en un lado del separador principal 120;
[0075] un separador auxiliar 130 apilado en un lado del separador principal 120 con el electrodo de referencia 110 interpuesto entre el separador principal 120 y el separador auxiliar 130;
[0076] un primer electrodo 140 y un segundo electrodo 150 apilados con el separador principal 120, el electrodo de referencia 110 y el separador auxiliar 130 interpuestos entre los mismos; y
[0077] una carcasa de batería 160 en la que el separador principal 120, el electrodo de referencia 110, el separador auxiliar 130, el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 se alojan en un espacio interior de la carcasa de batería.
[0078] Uno del primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 se puede formar como un cátodo, y el otro se puede formar como un ánodo.
[0079] Como se muestra en las figuras 3 y 4, el primer electrodo 140 puede incluir un primer colector de corriente de electrodo 141, un primer material activo de electrodo 142 aplicado a la superficie del primer colector de corriente de electrodo 141, una primera lengüeta de electrodo 144 soldada a una porción no recubierta del primer colector de corriente de electrodo 141 en la que no se recubre el primer material activo de electrodo 142, y un primer conductor de electrodo 145 que tiene un extremo soldado a la primera lengüeta de electrodo 144 en el interior de la carcasa de batería 160 y el otro extremo que sobresale fuera de la carcasa de batería 160. El segundo electrodo 150 también puede incluir un segundo colector de corriente de electrodo 151, un segundo material activo de electrodo 152 aplicado a la superficie del segundo colector de corriente de electrodo 151, una segunda lengüeta de electrodo 154 soldada a una porción no recubierta del segundo colector de corriente de electrodo 151 en la que no se recubre el segundo material activo de electrodo 152, y un segundo conductor de electrodo 155 que tiene un extremo soldado a la segunda lengüeta de electrodo 154 en el interior de la carcasa de batería 160 y el otro extremo que sobresale fuera de la carcasa de batería 160.
[0080] El material del separador principal 120 y el separador auxiliar 130 puede incluir al menos uno de homopolímero de etileno, homopolímero de propileno, copolímero de etileno/buteno, copolímero de etileno/hexeno y copolímero de etileno/metacrilato.
[0081] El separador principal 120 se puede ubicar entre el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150.
[0082] El separador principal 120, el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 se pueden proporcionar en un número plural, respectivamente y, en este caso, el separador auxiliar 130 y el electrodo de referencia 110 se pueden proporcionar en uno de la pluralidad de separadores principales 120.
[0083] Cada uno del separador principal 120, el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 se pueden proporcionar en una forma de hoja y apilarse para cruzarse entre sí.
[0084] El separador auxiliar 130 se puede formar de un tamaño capaz de cubrir el electrodo de referencia 110 de tal modo que el electrodo de referencia 110 no entra directamente en contacto con el primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150.
[0085] Como se muestra en la figura 4, la batería de tres electrodos de la presente divulgación se puede completar inyectando un electrolito junto con un conjunto de electrodos formado apilando el segundo electrodo 150, el separador principal 120, el electrodo de referencia 110, el separador auxiliar 130 y el primer electrodo 140 en este orden, o el primer electrodo 140, el separador auxiliar 130, el electrodo de referencia 110, el separador principal 120 y el segundo electrodo 150 en este orden en la carcasa de batería 160 y, entonces, sellando la carcasa de batería 160.
[0086] En este momento, cuando el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 se proporcionan en un número plural, respectivamente, la primera lengüeta de electrodo 144 soldada a cada uno de la pluralidad de primeros electrodos 140 se puede soldar a un primer conductor de electrodo 145, la segunda lengüeta de electrodo 154 soldada a cada uno de la pluralidad de segundos electrodos 150 se puede soldar a un segundo conductor de electrodo 155, y un extremo del primer conductor de electrodo 145 y un extremo del segundo conductor de electrodo 155 pueden sobresalir fuera de la carcasa de batería 160.
[0087] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el electrodo de referencia 110 tiene una pluralidad de orificios perforados 113 formados en el mismo. Al formar una pluralidad de orificios perforados 113 en el electrodo de referencia 110, es posible evitar que el electrodo de referencia 110 interfiera con el movimiento de iones entre el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150 e inhibir la formación de un área de bloqueo.
[0088] Como se muestra en las figuras 3 y 5, el electrodo de referencia 110 incluye una primera región A1 orientada hacia el primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150, y una segunda región A2 que sobresale de un lado del primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150, en donde la pluralidad de orificios perforados 113 se forma en la primera región A1. En otras palabras, la primera región A1 se puede usar para establecer un patrón para el potencial aplicado al primer electrodo 140 o al segundo electrodo 150, y la segunda región A2 se puede usar para una conexión eléctrica.
[0089] El área total de la pluralidad de orificios perforados 113 se puede formar para ser del 30 % al 70 % del área de la primera región A1. En otras palabras, el área total de la pluralidad de orificios perforados 113 se puede formar para ser del 30 % al 70 % del área de la primera región A1. Cuando la relación abierta es del 30 % o menos en la primera región A1, la difusión de iones puede no ser suave y, cuando es del 70 % o más, el electrodo de referencia se puede romper. Por lo tanto, la relación abierta formada por la pluralidad de orificios perforados 113 en la primera región A1 puede ser preferiblemente del 30 % al 70 %.
[0090] La figura 6 es una gráfica que ilustra características de batería de acuerdo con una relación abierta de una primera región. Específicamente, para una batería que incluye un conjunto de electrodos apilado en el orden de un cátodo, un separador y un ánodo, esta es una gráfica que muestra características de batería de acuerdo con la relación abierta de la lámina metálica de prueba después de insertar una lámina metálica de prueba que tiene un orificio perforado entre el separador y el ánodo. Se prepararon cuatro baterías, y se láminas metálicas de prueba con una relación abierta del 17 %, el 32 % y el 50 % se insertaron en tres baterías, respectivamente, y la lámina metálica de prueba no se insertó en la otra batería. Como se muestra en la figura 7, se puede ver que, aunque la batería dotada de la lámina metálica de prueba que tiene una relación abierta de menos del 30 % (una relación abierta del 17 %) parece tener una migración de iones deteriorada, la batería dotada de la lámina metálica de prueba que tiene una relación abierta del 30 % o más (una relación abierta del 32 % y el 50 %) muestra un comportamiento similar al de la batería secundaria sin la propia lámina metálica de prueba.
[0091] La batería de tres electrodos de la presente divulgación puede incluir además un conductor de electrodo de referencia 115 que tiene un extremo soldado a la segunda región A2 del electrodo de referencia 110 y el otro extremo que sobresale fuera de la carcasa de batería 160. Debido a que el electrodo de referencia 110 puede estar formado por una lámina metálica o película de metal delgada, este puede no fusionarse para sellar la carcasa de batería 160 o tener una rigidez mínima para la conexión a un terminal eléctrico externo. En consecuencia, el conductor de electrodo de referencia 115, que es un conductor para una conexión eléctrica, se puede conectar al electrodo de referencia 110, y el conductor de electrodo de referencia 115 se puede soldar a la segunda región A2. El electrodo de referencia 110 se puede dotar de un espesor de 45 pm a 120 pm. El espesor del electrodo de referencia 110 se puede determinar teniendo en cuenta un fenómeno de elevación entre el primer electrodo 140 y el segundo electrodo 150, un fenómeno de abolladura provocado por choque o vibración aplicado a la propia batería de tres electrodos, y similares.
[0092] Como se muestra en la figura 5, en la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150 se puede proporcionar en una forma rectangular que tiene una primera y una segunda direcciones ortogonales entre sí como esquinas. Más específicamente, la longitud del primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150 en la primera dirección puede ser más larga que la longitud en la segunda dirección.
[0093] En este momento, la longitud Wr de la primera región A1 en la primera dirección se puede formar del 1 % al 3 % de la longitud FL del primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150 en la primera dirección, y la longitud Lr de la primera región A1 en la segunda dirección se puede formar del 5 % al 95 % de la longitud Fw del primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150 en la segunda dirección. La longitud Lr de la primera región A1 en la segunda dirección se puede determinar teniendo en cuenta las especificaciones, los materiales, el número de capas y los tipos de capas del primer electrodo o el segundo electrodo.
[0094] En otras palabras, el electrodo de referencia 110 se puede proporcionar en una forma que se extiende en una dirección perpendicular a la dirección longitudinal del primer electrodo 140 o el segundo electrodo 150.
[0095] Como se muestra en la figura 3, el electrodo de referencia 110 puede incluir un miembro de lámina metálica 111 que forma un cuerpo y un material activo de electrodo de referencia 112 aplicado como recubrimiento sobre el miembro de lámina metálica 111. El material activo de electrodo de referencia 112 se puede aplicar a la primera región A1, y la segunda región A2 se puede formar como una porción no recubierta en donde no se aplica el material activo de electrodo de referencia 112. Por ejemplo, la anchura de la primera región A1 y la segunda región A2 en la primera dirección se puede formar de 2 mm, y la longitud en la segunda dirección se puede formar de 15 mm para la primera región A1 y de 3 mm para la segunda región A2.
[0096] El material del miembro de lámina metálica 111 puede incluir al menos una lámina metálica de Cu y una lámina metálica de Al, y el material activo de electrodo de referencia 112 se puede seleccionar de entre LTO (LÍ4TÍ50 -i2), LFP (LiFePO4), metal Li y combinaciones de los mismos.
[0097] El sistema de análisis de rendimiento que usa la batería de tres electrodos de la presente divulgación incluye una parte de conexión de electrodo de trabajo conectada al primer electrodo 140 para medir un potencial de electrodo del primer electrodo 140;
[0098] una parte de conexión de contraelectrodo conectada al segundo electrodo 150;
[0099] una parte de conexión de electrodo de referencia conectada al electrodo de referencia 110; y
[0100] una parte de medición conectada a la parte de conexión de electrodo de trabajo, la parte de conexión de contraelectrodo y la parte de conexión de electrodo de referencia para medir el potencial del primer electrodo 140.
[0101] Como el primer electrodo 140, uno de un cátodo y un ánodo se puede seleccionar de acuerdo con el fin de análisis. Las figuras 7a a 7c son fotografías de superficies de electrodo en una batería cuando se aplica el electrodo de referencia 110 de la batería de tres electrodos de la presente divulgación y cuando se aplica un electrodo de referencia de tipo hilo convencional. En las figuras 7a a 7c, a la izquierda, se aplica un electrodo de referencia de tipo hilo convencional y, a la derecha, se aplica el electrodo de referencia 110 de la presente divulgación.
[0102] La figura 7a es un electrodo extraído de una batería con un estado de carga (SoC) del 100 %. Se puede ver que el área sin reaccionar se observa en el tipo convencional, pero el electrodo de la batería de tres electrodos de la presente divulgación no tiene un área sin reaccionar.
[0103] La figura 7B es un electrodo extraído de una batería a la que se aplica 1 C/1 C, 20 ciclos de carga y descarga. En el tipo convencional, se puede ver que la precipitación de Li es no uniforme en las proximidades del electrodo de referencia de tipo hilo.
[0104] La figura 7C es una fotografía extraída de una batería dedicada a carga rápida. En el tipo convencional, la profundización de precipitación tiene lugar en el área adyacente al electrodo de referencia de tipo hilo, pero en el electrodo de la batería de tres electrodos de la presente divulgación, se alivia la precipitación en el área adyacente al electrodo de referencia 110.
[0105] La figura 8 es una gráfica que ilustra la profundidad de carga a una carga de 1 C y una carga de 2 C. Se puede ver que la batería de tres electrodos de la presente divulgación tiene una variación reducida en la profundidad de carga en comparación con la batería convencional.
[0106] <Explicación de los símbolos>
[0107] 110... Electrodo de referencia, 111 ... Miembro de lámina metálica, 112... Material activo de electrodo de referencia, 113... Orificio perforado, 115... Conductor de electrodo de referencia, 120... Separador principal, 130... Separador auxiliar, 140... Primer electrodo, 141 ... Primer colector de corriente de electrodo, 142... Primer material activo de electrodo, 144... Primera lengüeta de electrodo, 145... Primer conductor de electrodo, 150... Segundo electrodo, 151 ... Segundo colector de corriente de electrodo, 152... Segundo material activo de electrodo, 154... Segunda lengüeta de electrodo, 155... Segundo conductor de electrodo, 160... Carcasa de batería, A1 ... Primera región, A2 ... Segunda región
[0108] Aplicabilidad industrial
[0109] De acuerdo con una batería de tres electrodos y un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma de la presente divulgación, es posible minimizar el área del área de bloqueo debido al electrodo de referencia, e inhibir la aparición de problemas de circuito tales como cortocircuitos internos o daño de electrodo tal como picaduras de electrodo debido a cambios en la presión interna de batería.
[0110] La batería de tres electrodos de la presente divulgación y un sistema de análisis de rendimiento que usa la misma pueden ser capaces de un análisis de separación altamente fiable del cátodo/ánodo independientemente de las propias propiedades físicas del electrodo y de si este se hace funcionar, o no.
[0111] La batería de tres electrodos de la presente divulgación puede ser ventajosa para un análisis de baterías de Si/SiO con cambios de espesor significativos o un análisis de degradación a largo plazo.
[0112] En la batería de tres electrodos de la presente divulgación, el efecto de reducir la desviación de tres electrodos se puede esperar debido a la reducción del área de bloqueo.
[0113] La batería de tres electrodos de la presente divulgación tiene una estructura que es fácil de diseñar para una batería de tamaño medio o grande, y se puede aplicar independientemente de la pila o área de electrodos.

Claims (8)

1. REIVINDICACIONES
1. Una batería de tres electrodos que comprende:
un separador principal (120);
un electrodo de referencia en forma de película (110) apilado en un lado del separador principal (120);
un separador auxiliar (130) apilado en un lado del separador principal (120) con el electrodo de referencia (110) interpuesto entre el separador principal (120) y el separador auxiliar (130);
un primer electrodo (140) y un segundo electrodo (150) apilados con el separador principal (120), el electrodo de referencia (110) y el separador auxiliar (130) interpuestos entre los mismos; y
una carcasa de batería (160) en la que el separador principal (120), el electrodo de referencia (110), el separador auxiliar (130), el primer electrodo (140) y el segundo electrodo (150) están alojados en un espacio interior de la carcasa de batería,
en donde el electrodo de referencia (110) está formado con una pluralidad de orificios perforados (113) y en donde el electrodo de referencia (110) comprende:
una primera región (A1) orientada hacia el primer electrodo (140) o hacia el segundo electrodo (150); y una segunda región (A2) que sobresale de un lado del primer electrodo (140) o del segundo electrodo (150), y
en donde la pluralidad de orificios perforados (113) están formados en la primera región (a1).
2. La batería de tres electrodos de la reivindicación 1, que comprende además:
un conductor de electrodo de referencia (115) que tiene un extremo soldado a la segunda región (A2) del electrodo de referencia (110) y el otro extremo que sobresale de la carcasa de batería (160).
3. La batería de tres electrodos de la reivindicación 1, en donde un área total de la pluralidad de orificios perforados (113) está formada para ser del 30 % al 70 % del área de la primera región (A1).
4. La batería de tres electrodos de la reivindicación 1, en donde el primer electrodo (140) o el segundo electrodo (150) están proporcionados en una forma rectangular que tiene una primera dirección y una segunda dirección ortogonales entre sí como esquinas, y
cuando una longitud del primer electrodo o el segundo electrodo en la primera dirección está formada para ser más larga que una longitud en la segunda dirección,
una longitud (Wr) de la primera región (A1) en la primera dirección está formada para ser del 1 % al 3 % de la longitud (FL) del primer electrodo (140) o del segundo electrodo (150) en la primera dirección, y
una longitud (Lr) de la primera región (A1) en la segunda dirección está formada para ser del 5 % al 95 % de la longitud (Fw) del primer electrodo (140) o del segundo electrodo (150) en la segunda dirección.
5. La batería de tres electrodos de la reivindicación 1, en donde el electrodo de referencia (110) comprende: un miembro de lámina metálica (111) que forma un cuerpo del electrodo de referencia, y
un material activo de electrodo de referencia (112) aplicado como recubrimiento sobre el miembro de lámina metálica (111).
6. La batería de tres electrodos de la reivindicación 5, en donde un material del miembro de lámina metálica (111) comprende al menos una lámina metálica de Cu y una lámina metálica de Al.
7. La batería de tres electrodos de la reivindicación 5, en donde el material activo de electrodo de referencia (112) se selecciona de entre LTO (LÍ4TÍ50 -i2), LFP (LiFePO4), metal Li y combinaciones de los mismos.
8. Un sistema de análisis de rendimiento que usa la batería de tres electrodos de una cualquiera de las reivindicaciones 1-7, que comprende:
una parte de conexión de electrodo de trabajo conectada al primer electrodo (140) para medir un potencial de electrodo del primer electrodo (140);
una parte de conexión de contraelectrodo conectada al segundo electrodo (150);
una parte de conexión de electrodo de referencia conectada al electrodo de referencia (110); y
una parte de medición conectada a la parte de conexión de electrodo de trabajo, la parte de conexión de contraelectrodo y la parte de conexión de electrodo de referencia para medir el potencial del primer electrodo (140).
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